沈陽化工大學(xué) 信息工程學(xué)院 周月季 王 健
SPICE模型是由美國加州大學(xué)伯克利分校的電子研究實驗室于1975年開發(fā)出來的一種功能非常強(qiáng)大的通用模擬電路仿真器。利用SPICE模型,可以精確地在電路器件一級,仿真系統(tǒng)的工作特性、驗證系統(tǒng)的邏輯功能。
本文提出了一種NMOS器件仿真SPICE模型的方法,采用cadence17.4orcad軟件進(jìn)行波形仿真,得到更好的波形仿真圖。
采用cadence 17.4orcad軟件進(jìn)行仿真,由于ORCAD軟件自帶庫中沒有背柵與源極分開的NMOS模型,需要自己建立。具體步驟如下:
(1)打開cadence 17.4orcad軟件的model editor(模型編輯器)界面,建立新的模型,出現(xiàn)新的模型圖形,這樣就建立好一個新的nmos.lib庫文件。
(2)修改模型參數(shù):本軟件采用mos模型為三級,本模型采用第三級。打開model editor(模型編輯器)界面,找到(1)步驟建立的nmos.lib庫文件,根據(jù)需要進(jìn)行改變參數(shù),將溝道長度L設(shè)置為2.0000E-6,溝道寬度W設(shè)置為4.0000E-6。
(3)建立nmos.olb圖形文件:點(diǎn)擊file—export to part library…—在彈出窗口中,點(diǎn)擊enter input model library選nmos.lib(正常為默認(rèn))—點(diǎn)擊OK。在彈出窗口中,報告信息無錯誤之后,再點(diǎn)擊OK?!蒼mos.olb文件。
(4)進(jìn)行修改圖形文件:將NMOS三端口器件變?yōu)镹MOS四端口器件。打開capture CIS17.4界面之后,再打開nmos.olb圖形文件,選擇option---part properity,在彈出窗口中選中PSPICE template…,點(diǎn)擊一下。在窗口下面空格中顯示出了PSPICE template M^@REFDES%d%g%s%s...修改為PSPICE templateM^@REFDES%d%g%s%b...。如圖1為三端口 NMOS模型圖,圖2為四端口NMOS模型圖。
圖1 NMOS三端口模型圖
圖2 NMOS四端口模型圖
(5)注冊:將nmos.lib庫文件和修改后的nmos.olb圖形文件內(nèi)容復(fù)制粘貼到軟件的library文件夾中。當(dāng)需要調(diào)用此模型時,軟件就能找到該模型。
(6)NMOS模型驗證:通過電路仿真驗證進(jìn)行NMOS模型的正確性。
通過cadence 17.4orcad軟件對模型進(jìn)行電路仿真分析。
首先創(chuàng)建新的文件夾;其次是添加器件庫,由于第一次運(yùn)行是沒有庫的,可以用添加庫圖標(biāo)的方法在軟件安裝路徑下,全選將所有的器件并添加進(jìn)去;接著進(jìn)行放置器件,在圖形界面上移動鼠標(biāo),在適當(dāng)位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,放下器件;然后放置并更改電源名稱,點(diǎn)擊place—part—在彈出窗口中選擇library選中pspice—source,在part中選VDC—點(diǎn)擊ok,重復(fù)上面操作,放置三個電源;并用鼠標(biāo)左鍵雙擊電源名稱,在彈出窗口中分別將三個電源改名為:VGS,VBS,VDS,用鼠標(biāo)左鍵雙擊電源數(shù)值,將VGS電源數(shù)值改為5V;接著進(jìn)行放置地線,點(diǎn)擊place—ground,在彈出的窗口中選中0/source,點(diǎn)擊ok,進(jìn)行地線的放置;最后進(jìn)行連線,點(diǎn)擊place—wire,移動鼠標(biāo)到需要連接器件的一個管腳點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,放置一端,然后移動鼠標(biāo)到另外需要連接的器件的端口,點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,將所有的器件連接在一起,完成連線??偟碾娐穲D如圖3所示。
圖3 驗證電路圖
建立直流掃描,在電路圖中,將VDS的初始值設(shè)置為0,終值設(shè)置為5;VBS選擇VALUE LI為:0.1 0.3 0.5。其次,放置電流探針到NMOS的漏極(D)上。最后,進(jìn)行軟件仿真,仿真圖形結(jié)果如圖4所示,修改器件參數(shù)得到如圖5所示。
圖4 原四端口NMOS仿真電路圖
圖5 改進(jìn)的四端口NMOS仿真電路圖
結(jié)語:本文通過建立SPICE模型,得到NMOS器件隨這VBS的變化,輸出電流發(fā)生變化的曲線;并通過修改器件參數(shù)得到了更好的仿真效果。